一种导电MOFs均匀包覆的Ti:Fe2O3复合光阳极及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种导电MOFs均匀包覆的Ti:Fe2O3复合光阳极及其制备方法和应用，具有“核壳结构”，“核”为表面阴离子化的Ti:Fe2O3纳米片阵列，“壳”为导电MOFs，是将Ti:Fe2O3纳米片阵列置于阴离子表面活性剂的醇溶液中进行表面阴离子化处理后，再通过溶剂热法将导电MOFs包覆到Ti:Fe2O3表面即可。本发明专利技术通过溶剂热法将导电MOFs包覆在经表面阴离子化处理后的Ti:Fe2O3的表面，导电MOFs的表面包覆一方面可以调控Ti:Fe2O3的表面态，快速转移其与Ti:Fe2O3界面的空穴，实现高效的电荷分离；另外，导电MOFs的水氧化过电势更低，更有利于水氧化过程。程。

【技术实现步骤摘要】
一种导电MOFs均匀包覆的Ti:Fe2O3复合光阳极及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及纳米材料制备和光电催化
，具体涉及一种导电MOFs包覆的Ti：Fe2O3复合光阳极及其制备方法和在光电催化水氧化中的应用。

技术介绍

[0002]光电催化分解水制氢技术的应用被认为是解决能源问题的一种有效途径。然而，分解水制氢技术分为两个半反应：水还原制氢，水氧化制氧。其中，水氧化制氧为四电子过程较为缓慢成为水分解的速控步骤。因此，高效稳定的水氧化催化剂的设计与制备是分解水制氢技术的关键。氧化铁(Fe2O3)作为一种新型的可见光响应光催化剂，具有独特的电子结构、较窄的禁带宽度和合适的能带位置，并具有较高的热稳定性和化学稳定性，被广泛的应用于光电催化分解水的研究。但其光生电子和空穴的快速复合较为严重，并且对水的氧化能力不足制约了Fe2O3的实际应用。研究者采用了大量的方法对Fe2O3进行了改性研究，其中包括元素掺杂(Ti
[1]，Zr
[2]，Sn
[3])，氧空位的引入
[4]，助催化剂表面修饰
[5]等。元素掺杂能够促进Fe2O3的导电性，进而促进光生电子
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空穴的分离。另外，助催化剂的表面修饰是促进电子
‑
空穴分离和提高产氧动力学的有效方法。但是文献报道的多数助催化剂以颗粒的形式负载到Fe2O3的表面，助催化剂与Fe2O3接触面较小，不利于电子
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空穴的高效分离。核壳结构的设计能够实现高效的电子传输，提高光阳极的活性和稳定性。但是目前制备核壳结构光阳极的方法较为单一，主要是光沉积法，表面活性剂辅助的溶剂热法。上述两种方法存在较大问题，其中光沉积法只适用于几类核壳结构的制备，普适性较差。另外，表面活性剂作为表面配位基团合成的核壳结构光阳极的稳定性较差。
[0003][1]Z.
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Y.Wang,H.
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S.Yi,M.
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Z.You,H.
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技术实现思路

[0008]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是在于提供了一种导电 MOFs均匀包覆的Ti:Fe2O3复合光阳极及其制备方法和应用，通过溶剂热法将导电MOFs包覆在经表面阴离子化处理后的Ti:Fe2O3的表面，导电MOFs的表面包覆一方面可以调控Ti:Fe2O3的表面态，快速转移其与Ti:Fe2O3界面的空穴，实现高效的电荷分离；另外，导电MOFs的水氧化过电势更低，更有利于水氧化过程。
[0009]为了实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]一种导电MOFs包覆的Ti:Fe2O3复合光阳极，具有“核壳结构”，“核”为表面阴离子化的Ti:Fe2O3纳米片阵列，“壳”为导电MOFs；
[0011]所述表面阴离子化用的阴离子表面活性剂为含有邻位酚羟基的羧酸或者含有邻位二氨基的羧酸。
[0012]优选的，所述含有邻位酚羟基的羧酸为单宁酸、没食子酸、咖啡酸、3,4
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二羟基苯甲酸或2,3,4
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三羟基苯甲酸，所述含有邻位二氨基的羧酸为3,4
‑
二氨基苯甲酸。
[0013]优选的，所述导电MOFs的厚度为1
‑
3nm。
[0014]优选的，所述导电MOFs为单金属
‑
有机骨架或双金属
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有机骨架，单金属为钴、铁或镍；双金属为镍铁、镍钴或钴铁。
[0015]更优选的，所述导电MOFs为镍铁双金属
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有机骨架，镍铁的摩尔比为2～4：1；或为钴铁双金属
‑
有机骨架，钴铁的摩尔比为2～4：1。
[0016]需要说明的是，本专利技术中的Ti:Fe2O3纳米片阵列和导电MOFs均采用现有常规技术制得，并无特殊要求，在此不再赘述。
[0017]本专利技术还提供了上述导电MOFs包覆的Ti:Fe2O3复合光阳极的制备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导电MOFs包覆的Ti:Fe2O3复合光阳极，其特征在于：所述导电MOFs包覆的Ti:Fe2O3复合光阳极具有“核壳结构”，“核”为表面阴离子化的Ti:Fe2O3纳米片阵列，“壳”为导电MOFs；所述表面阴离子化用的阴离子表面活性剂为含有邻位酚羟基的羧酸或者含有邻位二氨基的羧酸。2.根据权利要求1所述的导电MOFs包覆的Ti:Fe2O3复合光阳极，其特征在于：所述含有邻位酚羟基的羧酸为单宁酸、没食子酸、咖啡酸、3,4
‑
二羟基苯甲酸或2,3,4
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三羟基苯甲酸，所述含有邻位二氨基的羧酸为3,4
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二氨基苯甲酸。3.根据权利要求1所述的导电MOFs包覆的Ti:Fe2O3复合光阳极，其特征在于：所述导电MOFs的厚度为1
‑
3nm。4.根据权利要求1所述的导电MOFs包覆的Ti:Fe2O3复合光阳极，其特征在于：所述导电MOFs为单金属
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有机骨架或双金属
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有机骨架，单金属为钴、铁或镍；双金属为镍铁、镍钴或钴铁。5.根据权利要求4所述的导电MOFs包覆的Ti：Fe2O3复合光阳极，其特征在于：所述导电MOFs为镍铁双金属
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有机骨架，镍铁的摩尔比为2～...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹双凤，潘金波，申升，陈浪，郭君康，谢庭亮，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：